菠萝皮废弃物生物合成硒纳米颗粒的抗菌、抗生物膜及抗癌潜能研究

本研究利用菠萝皮废弃物(PPW)提取物通过绿色合成法制备硒纳米颗粒(SeNPs)，解决了农业废弃物资源化利用和耐药菌感染治疗的难题。研究人员通过多尺度表征证实SeNPs具有33-73 nm的球形结构，对金黄色葡萄球菌(S. aureus)和大肠杆菌(E. coli)的抑制率分别达64.8%和54.4%，并能下调cna和LuxS毒力基因表达。该材料还展现113.02 μg/mL的肝癌细胞(HepG2)抑制活性，为开发新型抗菌抗癌制剂提供了环保解决方案。

　　

在抗生素耐药性危机和癌症治疗挑战的双重压力下，寻找新型多功能纳米材料成为研究热点。全球每年因耐药菌感染死亡人数预计2050年将突破千万，而传统抗癌药物存在严重副作用。与此同时，农业废弃物处理问题日益突出，菠萝(Ananas comosus)加工产生的果皮含有丰富酚酸(42.02 mg GAE/g)和类黄酮(32.67 mg QE/g)，这为埃及阿兹哈尔大学的Mohamed K.Y. Soliman和Salem S. Salem团队提供了研究灵感。他们发表在《BMC Biotechnology》的工作，开创性地将菠萝皮转化为具有医疗价值的硒纳米颗粒。

研究采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)等技术表征材料，通过微量肉汤稀释法测定最小抑菌浓度(MIC)，结合qPCR分析毒力基因表达。临床分离的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和尿路感染常见病原体被用于评估生物膜抑制效果，肝癌细胞系HepG2用于抗癌活性测试。

材料表征
紫外光谱在305 nm处的特征峰证实SeNPs形成，FTIR显示3781 cm^-1处羟基振动峰提示多酚参与稳定。XRD图谱中29.73°(101)晶面衍射峰证实六方晶系结构，HRTEM显示33-73 nm的球形颗粒，EDX谱图中硒元素占比达71.0%。

抗菌性能
对肺炎克雷伯菌(K. pneumoniae)的MIC低至31.25 μg/mL，抑菌圈直径24.7±0.69 mm。透射电镜观察到SeNPs破坏细菌膜结构，通过产生活性氧(ROS)导致DNA损伤。

抗生物膜机制
100 μg/mL剂量下对MRSA生物膜抑制率达64.8%，基因分析显示cna基因表达下调0.9倍，LuxS基因从4.2倍(对照)降至3.4倍，表明其通过干扰群体感应(QS)系统发挥作用。

抗癌与安全性
对HepG2细胞的IC₅₀为113.02 μg/mL，而正常皮肤细胞(HFB4)的IC₅₀达185.42 μg/mL，显示选择性毒性。DPPH实验测得抗氧化IC₅₀为98.3 μg/mL，接近抗坏血酸标准(35.2 μg/mL)。

这项研究实现了农业废弃物到高附加值纳米药物的转化，其多靶点作用机制为解决耐药性问题提供了新思路。SeNPs同时具备抗菌、抗氧化和抗癌功能，符合可持续发展目标(SDG 3和9)。未来研究需优化靶向递送系统，并开展更深入的体内毒理学评估。该成果为开发兼具环境友好性和临床适用性的纳米制剂奠定了重要基础。